Роль нулевого провода
Зачем же нужен нулевой провод в трехфазной цепи? Назначение нулевого провода в трехфазных цепях следующее: нулевой провод используется для выравнивания фазных напряжений.
Если нагрузка на каждом из фазных проводов одинаковая (то есть одинаковая потребляемая мощность у каждого из потребителей фазного тока от фазных проводов 1-3) — то система будет оставаться рабочей даже в случае обрыва нулевого провода, так как в каждый момент времени разница потенциалов между нулевым и любым из фазных проводов будет одинаковой.
Роль нулевого провода при неравномерной нагрузке
Если нагрузка на каждой фазе будет разной — то необходимо обязательно подключать нулевой провод.
В случае его обрыва или внезапного повышения сопротивления на нём, напряжение распределится согласно потребляемым мощностям на каждую из нагрузок трёхфазной цепи и, соответственно, чем меньше потребляемая мощность — тем большее фазное напряжение получит потребитель тока.
Это неприемлемо для многих электроприборов и может вызвать их неисправность и даже пожар, именно для избегания таких неприятностей к каждой розетке подведён нулевой провод.
Роль нулевого провода при соединении звездой
При этом провода на выходе у потребителя также соединяются в аналогичную точку, а провод, соединяющий две нейтрали, называется нулевым. Провода же, соединяющие начало фазы у потребителя и генератора называются линейными.
В случае подключения трёхфазного двигателя нагрузка для всех трёх фазовых проводов будет одинаковая, соответственно, возвращение остаточного тока на генератор возможно по одному из фазовых проводов, на котором фазовое напряжение в данный момент времени равно нулю.
Если же нагрузки на стороне потребителя неодинаковые, остаточный ток после каждой нагрузки будет выходить разным и, соответственно, фазовое напряжение тоже будет разное.
Если говорить упрощённо, в каждый момент времени оно будет равно напряжению между проводом, который в данный момент времени не является несущим фазовый ток, и фазовым проводом — то есть оно будет разным.
Использование же нулевого провода в таком случае поможет предотвратить эти перепады и таким образом исключить возникновение неисправностей в сети.
Рисунок 1. Роль нулевого провода в трехфазной цепи при соединении звездой
На рисунке представлена схема подключения трёхфазной цепи при подключении звездой.
Ток по нейтральному проводу, соединяющему между собой две нейтрали, будет течь только при включении (или выключении) всей системы и старте работы первой из обмоток генератора.
В остальное время он будет возвращаться на генератор по фазовым проводам по очереди.
Фазовое напряжение на рисунке обозначено с помощью букв $U_A$, $U_C, U_B$, ЭДС на обмотках генератора — $E_C, E_A$ и $E_B$, а ток, текущий по фазовым проводам — буквами $I_C, I_A$ и $I_B$.
Сам генератор обозначен буквой $G$, а потребитель буквой $M$. Сопротивления у потребителя обозначены буквами $Z_A, Z_B$ и $Z_C$.
Линейные напряжения — то есть напряжения между фазами — обозначены соответственно $U_CA, U_AB, U_BC$. На рисунке стрелками показаны провода, к которым нужно подключить вольтметр для измерения линейного напряжения.
Маркировка нулевых проводов
Для того чтобы сделать нулевой провод легко отличаемым от остальных, соответственно ГОСТ для них принято использовать кабели бело-голубого или просто голубого цвета.
При совмещении нулевого провода с заземлением используются полосатые жёлто-зелёные кабели с концами проводов, обозначенными синим цветом:
Рисунок 2. Маркировка нулевого провода
Источник: spravochnick.ru
Принцип работы нулевого провода
Электроэнергия приходит к потребителям от трансформатора напряжения, которая способна преобразовать напряжение промышленной сети в 380 вольт. Вторичная обмотка трансформатора соединена по схеме «звезда», т. е. три провода соединяются в одной точке «ноль». Второй конец высоковольтных проводов выводится на клеммы под названиями А, B и С.
Соединённые вместе концы в точке «ноль» подключаются к контуру заземления в подстанции. Там же происходит и разделение высоковольтного провода нулевого сопротивления на:
- защитный РЕ-проводник (окрашивается в жёлто-зелёный цвет);
- рабочий ноль (окрашивается синим цветом).
По описанной выше схеме работает система электроснабжения в новостройках. Она именуется, как система TN-S. В распределительном щите здания электрики подводят 3 фазы, РЕ-проводник, а также нулевой провод.
В большинстве старых многоквартирных домов отсутствует РЕ-проводник. Система электроснабжения состоит из 4 проводов, её именуют TN-C. Она устарела и считается небезопасной. Заземление нулевого провода в этом случае осуществляется в распределительном щитке дома.
Фазы и ноль от трансформатора напряжения проводят до жилых помещений подземными или надземными высоковольтными проводами, подсоединяя их в дальнейшем к вводному щитку дома. Тем самым образуется система из трёх фаз с напряжением 380/220 вольт. От вводного щитка электромонтёры разводят провода по подъездам и квартирам. К потребителям поступает электричество при помощи проводов, подключённых к одной из трёх фаз с напряжением сети 220 вольт. Также в жилое помещение проводят защитный провод PE (только при использовании новой системы TN-S) и нулевой провод.
Когда провода нулевого сопротивления проведены к каждому потребителю электроэнергии, неравномерная нагрузка на электросети практически исчезает.
Зачем нужен защитный проводник РЕ?
Защитный провод или РЕ необходим для дополнительной защиты дома. В случае короткого замыкания он отводит ток от места разрушения проводки, тем самым защищая людей от удара электрическим током, а имущество от пожара.
В такой сети нагрузка распределяется равномерно, так как на каждом этаже многоквартирного дома осуществлена разводка по фазам.
Электрическая система, подведённая к жилым помещениям, представляет собой «звезду», которая повторяет все векторные характеристики трансформаторной подстанции.
Такая система надёжна и оптимальна, но и в ней существуют и свои недостатки, так как периодически возникают неисправности. Чаще всего перебои подачи электричества связаны с плохим качеством проводов, а также с некачественным их соединением.
Причины обрыва в нуле и фазах
При плохом контакте проводов и повышенных нагрузках на систему электроснабжения происходит разрыв сети.
В случае обрыва любого из трёх проводников, питающих дом, потребители, подключённые к нему, не будут получать электроэнергию. При этом другие потребители, которые подключены к оставшимся двум фазам, получают электричество в полном объёме. Ток нулевом проводе суммируется из оставшихся в рабочем состоянии фаз, и будет равен этой величине.
Все обрывы в сети связаны с отключением питания квартир от электричества. Такие аварии не способны повредить электроприборы. Опасные ситуации, угрожающие пожаром в помещении и поломкой техники, возникают в том случае, если соединение между трансформатором напряжения на подстанции и распределительным щитком обрывается. Такая ситуация возникает из-за множества факторов, но наиболее вероятная причина перебоев в электроснабжении происходит по ошибке бригады электриков.
Причины возникновения короткого замыкания
Короткое замыкание становится возможным, когда ток не проходит через «ноль» к контуру заземления А0, В0 и С0. Вместо этого токи двигаются по внешним контурам АВ, ВС и СА, которые питаются от напряжения в 360 вольт. Таким образом, на одном квартирном щитке может оказаться слишком маленькое напряжение, так как экономный жилец выключил все электроприборы, а на другом образовывается напряжение, приближённое к линейному – 360 вольт. Это и становится причиной повреждения проводов. Приборы, в свою очередь, перегреваются в результате поступления на них нерасчётных токов.
Чтобы избежать такой ситуации и защититься от резкого скачка напряжения, имеются приборы защиты, которые устанавливаются внутри квартирных щитков. Также их ставят в корпусе дорогостоящих электроприборах для предотвращения поломок, например, в холодильниках и морозильных камерах.
Метод определения нуля и фазы в доме
Чтобы выявить неисправность в электропроводке дома, чаще всего используют бюджетную отвёртку со световым индикатором. Такой прибор работает благодаря прохождению внутри его корпуса ёмкостного тока. Внутренняя часть такого прибора оснащена следующими составными частями:
- металлический оголённый наконечник, который служит для присоединения его к фазе или нулевому проводнику;
- резистор, который снижает амплитуду проходящего по отвёртке тока до безопасной величины;
- световой индикатор, который загорается при протекании тока по металлической части прибора. Горящий индикатор свидетельствует о наличии тока в фазе;
- площадка, благодаря которой ток проходит сквозь тело человека и достигает потенциала земли.
Опытные электрики для поиска неисправностей приобретают более функциональные приборы, к примеру, многофункциональный электронный индикатор в виде отвёртки, работающий на двух батарейках, благодаря которым устройство способно создавать напряжение 3 вольта. Помимо определения фазы, такие устройства выполняют и другие задачи.
Если лампочка засветилась при соприкосновении прибора с электрическим контактом, значит обнаружена фаза. При соприкосновении индикатора с проводниками PE и N световой индикатор гореть не должен. Если это не так, значит электрическая схема является неисправной.
Причины повреждения нуля в цепи
Повреждение нулевого проводника происходит обычно в тех местах, где подключение осуществлено некачественно. Если сопротивление в местах соединения достаточно велико, происходит нагрев проводов. От повышенных температур место соединения окисляется, в результате чего сопротивление увеличивается ещё больше. Проводка нагревается до температуры плавления, из-за чего проблемное место соединения полностью разрушается.
Как избежать короткого замыкания?
Для обеспечения надёжного соединения металлических проводов необходимо увеличить площадь контакта. Соединения длиной в 1 см отгорят спустя месяц, если увеличить длину скрутки в 2 раза, проводка прослужит год, а вот если соединить провода скруткой таким образом, чтобы длина соприкосновения составляла 5 см, то работать проводник будет много лет. Чтобы обезопасить дом ещё больше, необходимо обмотать место соединения неизолированным куском проволоки.
Современные инструменты для соединения контактов
Метод скрутки в качестве соединения двух проводящих частей давно устарел, сейчас электрики используют инструменты для соединения (СИЗ). Корпус такого изделия выполнен в форме колпачка, который накручивает провода друг на друга, делая соединение весьма надёжным.
Ещё более удобны в использовании клеммы WAGO. Достаточно концы двух проводов, которые необходимо соединить вместе, вставить в специальные пазы до щелчка. После этого соединение расцепить довольно сложно.
Источник: FB.ru
Нулевой рабочий проводник также называют нейтралью. Большинство бытовых приборов питаются от сети переменного напряжения 220 В. Для того чтобы подать на них это напряжение, используется один фазный провод, а второй нулевой. Фаза имеет потенциал 220 В, а нулевой провод имеет потенциал 0 относительно источника питания и фазного провода.
Нулевой обозначается как N, а его изоляция должна быть голубого цвета или бело-голубого, в соответствии с цветовой маркировкой кабеля. Часто функции нулевого рабочего провода и защитного совмещаются (для систем заземления TN-C). Такой совместный проводник обозначается PEN и имеет жёлто-зелёную изоляцию с голубыми маркерами (метками) на концах. Аналогичные цветовые обозначения применяются в Европе. В США нулевой рабочий провод может обозначаться белым или серым цветом.
В разных линиях электропередач и сетях могут использоваться различные нейтрали (изолированная, глухозаземлённая, эффективно-заземлённая). Выбор того или иного варианта определяется функциональным назначением сети.
В настоящий момент практически все жилые дома в России имеют системы заземления с глухозаземлённой нейтралью. В этом случае электроэнергия поставляется от трёхфазных генераторов по 3 фазам с потенциалом, а также от генератора идёт четвёртый провод — нейтральный (рабочий ноль). Три фазы в конце линии соединяются звездой: таким образом получается конец нейтрали, которая соединяется с нейтралью питающего генератора. Провод, соединяющий эти две нейтрали и называется рабочим нулевым проводником сети.
В случае симметричной нагрузки на все фазы ток в рабочем нуле отсутствует. Если же нагрузка распределена неравномерно, то по нулевому рабочему проводнику протекает ток небаланса. Использование такой схемы позволяет добиться саморегулирования всех трёх фаз, при этом напряжение на них почти равно между собой.
Для повышения безопасности рабочий ноль заземляется в конце линии, а также часто применяются дополнительные заземления: в начале линии и в разных её точках. В домах нулевой рабочий провод подводится к распределительному устройству, от которого уже отходят отдельные нулевые проводники к непосредственным потребителям электроэнергии (например, в квартиры).
Помимо сетей с глухозаземлённой нейтралью, также используются электросети с изолированной нейтралью. В таких сетях отсутствует нулевой рабочий провод. Вместо него при необходимости может использоваться нулевой заземляемый провод.
При использовании трёхфазных линий питания в здании, сечение нулевого рабочего проводника должно быть не меньше сечения фазных проводников, при размерах последних до 25 мм2 (алюминий). Если сечение фазных проводников больше 25 мм2, то площадь сечения рабочего нуля должна быть не менее 50% их сечения. Если сеть использует заземляющий рабочий ноль, то при подключении провода к главной заземляющей шине должен присутствовать опознавательный знак «земля».
Даже если на РУ защитный и рабочий нули соединены, дальнейшее их объединение у потребителей не допускается. Т. е. дальше по квартирам пускается два отдельных провода PE и N. Их нельзя соединять потому, что при КЗ фаза замыкается на нулевой рабочий проводник, и все устройства, подключённые к защитному проводнику PE (в случае объединения PE и N), окажутся под фазным напряжением, из-за чего возникает большая вероятность поражения человека током.
Источник: pue8.ru
Фаза и нуль в электрике
Электроэнергия появляется в результате упорядоченного движения заряженных частиц в проводах — электронов. Рождаются эти электроны в огромных электростанциях — таких как, например, Волгоградская ГРЭС (гидроэлектростанция), Нововоронежская АЭС (атомная электростанция) и многих других в нашей стране. Далее по очень толстым проводам эта энергия передается на промежуточные подстанции (как правило, такие стоят по периферии городов), а от них — до местных КТП (комплектная трансформаторная подстанция), которые есть почти в каждом дворе.
Уровни напряжения в таких сетях варьируются от 750000 вольт до 380 вольт в конечной КТП. И именно последние делают так, что в розетке обычного дома появляется 220В. Казалось бы, все просто, но! В розетке находятся два провода. И из уроков физики каждый знает, что в электрике есть «фаза» и «нуль». Эти два слова дают нам свет, тепло, воду, газ и многое другое, чем мы пользуемся каждый день. Теперь по-порядку.
Фаза и нуль: понятия и отличие
Существует такое понятие, как напряжение. Это слово означает степень напряженности электрического поля в данной точке или цепи. Иначе его называют потенциалом. Если очень простыми словами, то это некий поршень, что дает толчок для электронов, чтобы они прошли по проводам и зажгли лампочку в люстре.
В общей цепи (фаза ноль), той, что приходит на люстру или розетку, есть два провода. Один из них и есть фаза. Именно этот провод находится под напряжением. Фаза в электротехнике сравнима с плюсом в автомобиле — это основное питание для сети.
Нуль — это провод, который не находится под напряжением (это именно то, чем отличается ноль от фазы). Он не перегружен в процессе отбора мощности, но, тем не менее, по нему так же течет электрический ток, только в направлении, обратном фазному. В отсутствии напряжения он является безопасным в плане поражения человека электротоком.
Зачем нужен ноль в электричестве
Нуль замыкает электрическую цепь. Без этого провода в цепи не может быть электрического тока, который и дает мощность для питания бытовых приборов. По сути, нулевой провод — это земля.
Откуда берется ноль в электросети
Начало свое нуль берет от комплектной трансформаторной подстанции 6(10)/0,4 кВ, где трансформатор своей нулевой шиной соединен с контуром заземления. Изначально именно земля является проводником с нулевым потенциалом, и именно поэтому многие путают нуль с землей. ВЛ (воздушная линия электропередачи), выходя из КТП, имеет 4 провода — 3 фазы и нуль, который в начале линии соединен с нулем трансформатора. На протяжении воздушной линии через одну опору производится повторное заземление, которое дополнительно связывает нуль линии с землей, что дает более полноценную связь цепи «фаза — нуль» для того, чтобы у конечного потребителя в розетке было не менее 220В.
Зачем нужен нуль
Основное назначение нулевого провода — замыкание цепи для создания электрического тока для работы любого электроприбора. Ведь для того, чтобы ток появился, необходима разность потенциалов между двумя проводами. Нуль потому так и называется, что потенциал на нем равен нулю. Отсюда и уровень напряжения 220В — 230В.
Как найти нуль и фазу
В домашних условиях, даже не имея специальных приборов и приспособлений, возможно определить в обычной розетке, какой из двух проводов является фазой, а какой нулем. В этом случае используются электролампа или индикаторная отвертка.
Проверка с помощью электролампы
Для поиска нуля и фазы достаточно взять обыкновенный патрон с лампочкой и прикрутить два провода на его штатные места. Затем один из этих проводов подключить к заземляющим ножам в розетке, а второй — к любому из двух силовых разъемов.
Фазным будет являться тот разъем, при подключении к которому лампочка будет загораться. Это происходит потому, что по Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), в вводном электрощите нулевые провода всех розеток должны быть соединены с земляными проводами этих же розеток. А отдельно земляная шина должна быть соединена с защитным контуром заземления. Именно это и обеспечивает наличие надежного нуля во всей цепи энергоснабжения дома.
Индикаторная отвертка
Для того, чтобы определить фазу в сети переменного тока напряжением 220В — 230В, можно использовать бытовой указатель напряжения — индикаторную отвертку. Продается он практически в любом хозяйственном магазине и стоит (в зависимости от конструкции) очень недорого.
Как правило, инструкции к применению у подобных инструментов нет, поэтому, чтобы не получить электротравму, следует помнить несколько простых правил, применимых к любому инструменту, соприкасающемуся с токоведущими частями:
- Использовать инструмент только по назначению (запрещается применять указатель напряжения — индикаторную отвертку — в качестве обыкновенной отвертки для закручивания/откручивания винтов, саморезов, шурупов и т.д.)
- Перед использованием инструмента следует внимательно рассмотреть состояние изоляции на рукояти и жале (применимо для любых отверток, в том числе для индикаторных). Ни в коем случае не использовать приспособление, если изоляционное покрытие имеет сколы или вообще отсутствует.
- Проверять работоспособность индикаторных устройств необходимо на электроустановках, заведомо находящихся под напряжением (например, в удлинителе, в который включен работающий электроприбор).
В случае сомнения в работоспособности индикатора следует считать его неисправным, а электроустановку действующей.
Так же существуют более точные и безопасные приборы для определения наличия напряжения в сети — это мультиметры, токоизмерительные клещи, вольтамперфазометры (ВАФ) и другие.
Мультиметр
В быту, как правило, используются простые мультиметры. Они способны показать наличие напряжения в сети и его значение. Намного безопаснее использовать для определения фазы именно эти приборы, так как их щупы имеют диэлектрическую рукоятку. Принцип определения такой же, как и в случае с патроном — достаточно один щуп приложить к земляному контакту розетки, а второй накладывать на один из двух контактов розетки.
Электроэнергия (согласно второму закону Ньютона) не появляется из ниоткуда и не уходит в никуда. Она производится, транспортируется и потребляется на глазах. Нужно знать, откуда она берется, как к нам попадает и в каком виде. Каждый должен понимать, что в бытовом потреблении есть провода, которые могут нанести вред здоровью человека, а есть и такие, которые совершенно безвредны, поэтому необходимы небольшие знания и минимум приборов для определения и разграничения этих проводов. Но любые манипуляции с электричеством лучше доверять профессионалу — квалифицированному специалисту, чтобы избежать беды.
Источник: rusenergetics.ru
Что такое нулевой провод?
При работе с электричеством особого внимания требует нулевой провод. Что это такое, не всегда известно людям, не связанным профессионально с электросетями, и зачастую у них появляется ошибочное заблуждение, что нейтральный кабель – это только заземление. На самом деле, нейтральный проводник соединяет нейтрали установок в трехфазных цепях. Когда на каждую фазу из трех подается разная нагрузка, появляется смещение нейтрали, вызывающее нарушение симметрии напряжений, то есть, нарушение симметрий нагрузки приводит к тому, что у одних потребители будут получать пониженное напряжение, а другие же повышенное.
При пониженном подключенная электроаппаратура начинает работать неправильно, а при сильно возросшем, любая электроника ломается от перегрузки и может возникнуть пожар. Уравнивание обеспечивает баланс между повышенным и пониженным напряжением. В этом и заключается роль нулевого провода в электрической цепи.
Принцип работы нулевого провода
Данный проводник, соединяя нейтрали электроустановок с разной нагрузкой, балансирует линии с повышенным напряжением и линии с пониженным. Повышенность и пониженность является следствием того, что на каждой из них работают потребители с разной мощностью потребления.
Чем опасно повреждение нулевого провода? 
Во-первых, о последствиях обрыва нуля должны знать все, кто работает с высоковольтными электросетями, так как обрыв может привести не только к уничтожению дорогостоящего оборудования, пожарам, но и к смертям пользователей этим оборудованием. Он обеспечивает равность разниц потенциалов в линиях с разной нагрузкой. Теперь представьте, что равности нет. На одной, например, будет 340 Вольт, а на другой всего 100 Вольт. А значит, на линии с большей разницей потенциалов сгорит аппаратура, к ней подключённая. А еще не забывайте, что изоляция тоже может быть пробита.
Причинами повреждения нейтрального соединения могут быть:
- механическое повреждение человеком или природными условиями,
- короткое замыкание, которое привело к отгоранию,
- плохое подключение,
- старость проводки.
Задачи и назначение нулевого провода
Главная задача – уравнивание напряжений в фазах. Разница потенциалов в каждой из фаз должна быть одинаковой. Конечно, это не значит, что благодаря ему будет абсолютное равное напряжение во всех трех фазах. Нет, разница потенциалов будет незначительно отличаться из-за сопротивления самой нейтралки, но останется в пределах нормы.
Повторное заземление нулевого провода
Повторное заземление – заземление, повторяющееся по всей длине нейтрального кабеля. Если вы повторно заземлили нулевой защитный проводник цепи, то понижается вероятность удара разрядом тока, появившуюся вследствие отрыва нейтрального кабеля и соединения фазы с корпусом после того места, где произошел обрыв, однако не исключит полностью опасность, т. е. не приведет к тем же безопасным условиям, которые были до разрыва.
Источник: pauk.top